Гибридный линейный усилитель мощности

В коротковолновых, трансиверах пере­дающий тракт обычно содержит мощный оконечный усилитель на электровакуумной радиолампе и предвари­тельный усилитель на транзисторах. При этом, для согласования предварительного усилителя с оконечным, применяют резонансные цепи. Подоб­ные же цепи включают и между предварительным усилителем и последним смесителем передающею тракта.

Такое построение передающего тракта трансивера нельзя считать опти­мальным. Применение двух переключаемых резонансных контуров на входе и выходе предварительного усилителя усложняет устройство. Кроме того, включение коллектора мощного транзистора в цепь резонансного контура может привести к появлению нелинейных искажений, обусловленных большой нелинейностью емкости коллекторного перехода транзистора.

На рисунке приведена схема гибридного усилителя мощности, в выходном каскаде которого используется каскодное соединение биполярного транзисто­ра VT4, включенного по схеме с об­щим эмиттером, и лампы VL1, вклю­ченной по схеме с общей сеткой. Такое построение не только позволило хорошо согласовать низкое выходное сопротивление мощного транзистора со входом лампы, но и обеспечило исключительную линейность амплитуд­но-частотной характеристики каскада. Другим важным преимуществом явля­ется то, что в лампе оказались «заземленными» три электрода — пер­вая и вторая сетки и лучеобразующне пластины .Проходная емкость лампы стала пренебрежимо малой, вследствие чего отпала необходимость в ее нейтра­лизации.

Для повышения входного сопротив­ления оконечного каскада на его входе включен эмиттерный повторитель на транзисторе VT3. Поскольку эмиттер этого транзистора непосредственно со­единен с базой транзистора VT4, то ток покоя выходного каскада можно регу­лировать подстроечным резистором R20, включенным в цепь базы VT3. Для повышения линейности и температурной стабильности усилителя каскодный кас­кад охвачен последовательной отрица­тельной обратной связью через два па­раллельно включенных резистора R23 и R25. При токе покоя 25 мА. анодном напряжении 600 В и мощности сигнала на входе эмиттерного повторителя 8…10 мВт усилитель отдает мощность не менее 130 Вт на всех KB диапазонах. При этом постоянная составляющая анодного тока равна 330 мА. Интермо­дуляционные искажения третьего и пя­того порядка при выходной мощности 140 Вт не превышают—37 дБ.

В усилителе предусмотрена защита транзистора VT4 от пробоя при не­исправностях лампы, а также во время переходных процессов при ее разогреве. Для этого коллектор транзистора VT4 через диоды VD2, VD3 подключен к стабилитрону VD4 с напряжением стабилизации 50 В. При нормальной работе усилителя диоды VD2, VD3 за­крыты, поскольку напряжение на кол­лекторе VT4 не превышает 35 В. Если по какой-либо причине мгновенное напряжение на коллекторе пре­высит 50 В, диоды VD2. VD3 от­кроются и он окажется зашунтпрованным низким дифференциальным сопро­тивлением стабилитрона VD4.

Входное сопротивление каскодного каскада (со входа эмиттерного повто­рителя) практически активно, мало за­висит от частоты и близко к 400 Ом. Чтобы получить выходную мощность 130 Вт, достаточно иметь на входе эмиттерного повторителя ВЧ сигнал напряжением 1,8 В. Такой уровень впол­не может обеспечить смеситель на тран­зисторах (Если в трансивере послед­ний смеситель передающего тракта вы­полнен на диодах, то мощность ВЧ сигнала на выходе смесителя не превы­шает, как правило, 0,05…0,1 мВт).

Для повышения коэффициента усиле­ния на входе эмиттерного повторителя включен двухкаскадный широкополос­ный усилитель на транзисторах VT1 и VT2. Входное сопротивление усили­теля около 200 Ом, что хорошо согла­суется с выходным сопротивлением обычных диодных смесителей. Коэффициент усиления в интервале частот 1...30 МГц практически постоянен и равен 26 дБ. Для получения выход­ной мощности 130 Вт на вход предварительного усилителя достаточно по­дать сигнал мощностью 0,05 мВт, т е. усилитель можно включить непосред­ственно на выходе диодного смесителя передающего тракта KB трансивера.

Когда на входе нет РЧ сигнала, усилитель потребляет ток около 40 мА от источника напряжением +15В и 25 мА от источника +600 В. Поэтому выгодно в режиме приема усилитель «закры­вать». Для этой цели к цепям питания баз трех транзисторов VTI—VT3 под­ключены выходы инверторов DDI.1 — DD1.3. В режиме приема на их входы подают логическую 1. При этом потенциал на выходах инверторов ниже напряжения открывания кремниевых транзисторов, вследствие чего все кас­кады усилителя закрыты. В режиме пе­редачи на входы инверторов подают низкий логический уровень. Потенциал на выходах элементов DD1.1—DD1.3 становится высоким, и усилитель откры­вается.

Эквивалентное сопротивление выход­ного каскада усилителя около 900 Ом. Расчетные значения реактивных эле­ментов П-контура для согласования усилителя с антенной приведены в таблице.

Паспортное значение допустимой мощности рассеивания на аноде лампы 6П45С равно 35 Вт. В данном усили­теле при анодном токе 330 мА на аноде лампы рассеивается мощность около 70 Вт. Однако это не снижает заметно надежность лампы, поскольку мощность рассеивания достигает 70 Вт только на пиках огибающей SSB сигна­ла или во время телеграфных по­сылок. Средняя рассеиваемая мощность обычно не превышает допустимого зна­чения.

Конструктивно лампа 6П45С и эле­менты согласующего П-контура разме­щены в экранированном отсеке, выводы из которою сделаны посредством про­ходных конденсаторов КТП. Для улучшения охлаждения лампы верхняя и нижняя крышки должны быть перфорированы. Следует отметить, что лампа лучше охлаждается при её горизольтальном положении. Транзисторы VTI и VT3 размещены в непосредственной близости к панели лампы и закреплены на шасси так, чтобы обеспечивался хороший теплоотвод. Остальные элементы усилителя могут быть разме­щены на печатных платах трансивера.

Дроссель L6 выполнен на цилиндри­ческом диэлектрическом каркасе диаметром 14 мм и содержит 270 витков провода ПЭВ 0.33, намотанных виток к витку. Дроссель L7 содержит 3 витка провода ПЭВ 0.11, размещенных на резисторе R21.

При правильном монтаже усилитель не требует настройки, единственная необходимая регулировка — это уста­новка тока покоя выходного каскада подстроечным резистором R20.

В. ЖАЛНЕРАУСКАС (UP2NV) г. Каунас